(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット単位で伝送されるデジタル信号に重畳しているノイズを除去するノイズ除去方法において、
前記デジタル信号を該デジタル信号の１ビット当たりの伝送時間よりも短い所定周期で２値化した信号を前記所定周期ずつ遅延した３つ以上の遅延信号を生成する遅延信号生成ステップと、
生成された３つ以上の遅延信号夫々の信号レベルを所定周期で同時的に検出し、検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出することによって多数決信号を生成する多数決信号生成ステップと、
前記伝送時間が経過する都度、該伝送時間内の複数の時点で、生成された多数決信号の信号レベルを検出する検出ステップと、
検出された複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する抽出ステップと
を備えることを特徴とするノイズ除去方法。
【請求項２】
前記遅延信号の数及び前記検出ステップにて検出する時点の数は奇数であることを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去方法。
【請求項３】
ビット単位で伝送されるデジタル信号に重畳しているノイズを除去するノイズ除去装置において、
前記デジタル信号を該デジタル信号の１ビット当たりの伝送時間よりも短い所定周期で２値化した信号を前記所定周期ずつ遅延した３つ以上の遅延信号を生成する遅延信号生成部と、
該遅延信号生成部によって生成された３つ以上の遅延信号夫々の信号レベルを所定周期で同時的に検出し、検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出することによって多数決信号を生成する多数決信号生成部と、
前記伝送時間が経過する都度、該伝送時間内の複数の時点で、前記多数決信号生成部によって生成された多数決信号の信号レベルを検出する検出部と、
該検出部によって検出された複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する抽出部と
を備えることを特徴とするノイズ除去装置。
【請求項４】
前記遅延信号生成部が生成する遅延信号の数及び前記検出部が検出する時点の数は奇数であることを特徴とする請求項３に記載のノイズ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号に重畳しているノイズを除去するノイズ除去方法及びノイズ除去装置に関し、特に、車載通信において送受信される制御信号のノイズを除去するノイズ除去方法及びノイズ除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エンジン、ブレーキ、ステアリング、メータ、エアーコンディショナー、エアバッグ、ドアロック、パワーウィンドウ及びカー・ナビゲーション・システム等の車載機器が電子的に制御されており、電子機器を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）の数は増大の一途にある。
【０００３】
車両に搭載された複数のＥＣＵは、エンジン制御システム、ブレーキ制御システム及びエアコン制御システム等の制御システムが協調して複合的な機能を実現するため又は車両外のインフラストラクチャーと連携した制御を実現するため、ネットワークを構成している。
【０００４】
複数のＥＣＵは、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）又はＣＡＮ（Control Area Network）等のネットワークを構成しており、通信線に接続され、通信によって情報をやり取りしている。
また、各ＥＣＵへの給電に利用される電力線に信号を伝送させる電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）が車載通信の１つとして注目されている。
【０００５】
ＬＩＮもしくはＣＡＮ等のネットワーク内で行われる通信又は電力線通信では様々なノイズがビット単位で伝送されるデジタル信号に重畳する。特に電力線通信では、電力線にＥＣＵの他にアクチュエータが接続されているため、アクチュエータの接続状態又は稼動状態によって、電力線のインピーダンス及び伝送路損失が変動し、ノイズが信号に重畳し易い。
【０００６】
このようにデジタル信号に重畳しているノイズを除去する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載されている方法では、１ビットの伝送時間に複数回、デジタル信号の値がサンプリングされると共に、デジタル信号に重畳するノイズが検出されている。特許文献１に記載されている方法では、ノイズの重畳によって１ビットの伝送時間にサンプリングされた複数の値が一致しなかった場合、ノイズが検出されていない時間内にサンプリングした値をビット値にする。これにより、信号に重畳したノイズを除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法を実行するには、ノイズを検出しなければならない。このため、特許文献１に記載されている方法を実現する装置は、ノイズを検出する回路を備える必要があるため、大型であり、装置の製造費用が嵩むという問題がある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ノイズを検出せずにデジタル信号に重畳したノイズを除去することができるノイズ除去方法及びノイズ除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るノイズ除去方法は、ビット単位で伝送されるデジタル信号に重畳しているノイズを除去するノイズ除去方法において、前記デジタル信号を該デジタル信号の１ビット当たりの伝送時間よりも短い所定周期で２値化した信号を前記所定周期ずつ遅延した３つ以上の遅延信号を生成する遅延信号生成ステップと、生成された３つ以上の遅延信号夫々の信号レベルを所定周期で同時的に検出し、検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出することによって多数決信号を生成する多数決信号生成ステップと、前記伝送時間が経過する都度、該伝送時間内の複数の時点で、生成された多数決信号の信号レベルを検出する検出ステップと、検出された複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する抽出ステップとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るノイズ除去方法は、前記遅延信号の数及び前記検出ステップにて検出する時点の数は奇数であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るノイズ除去装置は、ビット単位で伝送されるデジタル信号に重畳しているノイズを除去するノイズ除去装置において、前記デジタル信号を該デジタル信号の１ビット当たりの伝送時間よりも短い所定周期で２値化した信号を前記所定周期ずつ遅延した３つ以上の遅延信号を生成する遅延信号生成部と、該遅延信号生成部によって生成された３つ以上の遅延信号夫々の信号レベルを所定周期で同時的に検出し、検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出することによって多数決信号を生成する多数決信号生成部と、前記伝送時間が経過する都度、該伝送時間内の複数の時点で、前記多数決信号生成部によって生成された多数決信号の信号レベルを検出する検出部と、該検出部によって検出された複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する抽出部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るノイズ除去装置は、前記遅延信号生成部が生成する遅延信号の数及び前記検出部が検出する時点の数は奇数であることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、ビット単位で伝送するデジタル信号に重畳されているノイズを除去する。デジタル信号には、ノイズが重畳しているため、アナログ波形が存在する。デジタル信号を１ビット当たりの伝送時間よりも短い所定周期、例えば伝送時間の１／１０の所定周期で２値化することによって、アナログ波形をデジタル波形に変換する。このとき、ノイズの重畳によって、２値化した信号の信号レベルに誤りが生じる可能性がある。この２値化した信号を所定周期ずつ遅延させることによって３つ以上の遅延信号を生成する。
【００１５】
３つ以上の遅延信号の信号レベルを所定周期で同時的に検出し、検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出することによって多数決信号を生成する。デジタル信号の１ビット当たりの伝送時間が経過する都度、伝送時間内の複数の時点で多数決信号の信号レベルを検出する。検出した複数の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する。これにより、デジタル信号からノイズを除去した信号が生成される。
【００１６】
本発明にあっては、遅延信号の数及び多数決信号の信号レベルを検出する時点の数が奇数であるため、多数決信号を生成する場合及び信号レベルを抽出する場合に最も多い信号レベルが複数になることはない。従って、最も多い信号レベルが複数になった場合に信号を処理する手順を予め設定しておく必要がない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノイズを検出せずにデジタル信号に重畳しているノイズを除去することができるノイズ除去方法及びノイズ除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るノイズ除去装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ノイズ除去装置によるノイズ除去方法を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るノイズ除去装置の構成を示すブロック図である。ノイズ除去装置１は、電力線等の通信線から受信したビット単位で伝送される受信信号Ｓ０に重畳しているノイズ、例えば、電力線通信においてモータから発生するインパルスノイズを除去する。
【００２０】
ノイズ除去装置１は、遅延信号生成部２、多数決信号生成部３、検出部４及び抽出部５を備えている。ノイズ除去装置１は、受信信号Ｓ０と周期Ｔｑのクロックとを受け付け、受信信号Ｓ０からノイズが除去されたノイズ除去信号を出力する。
【００２１】
ここで、周期Ｔｑは受信信号Ｓ０の１ビット当たりの伝送時間Ｔを３以上の整数Ｎで割った期間である。受信信号Ｓ０はＨｉｇｈ及びＬｏｗの２つの信号レベルによって構成されている。受信信号Ｓ０は特許請求の範囲におけるデジタル信号に該当する。
【００２２】
遅延信号生成部２は、ｋ（図１ではｋ＝５）個のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１を有し、受信信号Ｓ０及び周期Ｔｑのクロックを受け付ける。ここで、ｋは３以上Ｎ以下の整数である。遅延信号生成部２は、クロックの立ち上がり（又は立ち下がり）時点で、受信信号Ｓ０の信号レベルを検出し、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの内、検出した信号レベルに最も近い信号レベルを出力することによってノイズが重畳されている受信信号Ｓ０を２値化する。これにより、アナログ波形である受信信号Ｓ０のノイズ部分がデジタル波形になる。遅延信号生成部２は、２値化した信号をＴｑ，２Ｔｑ，・・・，ｋＴｑ遅延した遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋを生成する。遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ夫々は多数決信号生成部３に出力される。
【００２３】
遅延信号生成部２が有するｋ個のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１は、図１に示すように、直列に接続されている。図１の左側から１，２，・・・，ｋ−１番目のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１夫々の出力端子Ｑは２，３，・・・，ｋ番目のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１夫々の入力端子Ｄに接続されている。ｋ個のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１夫々はＣＬＫ端子から周期Ｔｑの同じクロックを受け付ける。ｋ個のＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１夫々の出力端子Ｑは多数決信号生成部３に接続されている。１番目のＤフリップフロップ２１の入力端子Ｄには、受信信号Ｓ０が入力される。
【００２４】
Ｄフリップフロップ２１は、ＣＬＫ端子から受け付けたクロックの立ち上がり（又は立ち下がり）時点で、入力端子Ｄから受け付けた信号の信号レベルを検出し、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの内、検出した信号レベルに近い信号レベルを抽出する。Ｄフリップフロップ２１は、抽出した信号レベルを出力端子Ｑから出力する。
【００２５】
これにより、直列に接続されたＤフリップフロップ２１，２１，・・・，２１夫々は、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋを出力端子Ｑから出力する。このとき、遅延信号Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｋ夫々は、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ−１に対して周期Ｔｑ遅延した信号になる。
【００２６】
多数決信号生成部３は、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，ＳｋとＣＬＫ端子から周期Ｔｑのクロックとを受け付け、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ夫々の信号レベルをクロックの立ち上がり（又は立ち下がり）時点で同時的に検出する。
【００２７】
多数決信号生成部３は、クロックが立ち上がる（又は立ち下がる）時点において、同時的に検出した遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ夫々の信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出する。多数決信号生成部３は、抽出した信号レベルを次に信号レベルを検出する時点まで、即ち、周期Ｔｑが経過するまで出力する。多数決信号生成部３は、Ｈｉｇｈの数が（ｋ＋１）／２（図１では３）以上であれば、Ｈｉｇｈを抽出し、Ｈｉｇｈの数が（ｋ＋１）／２未満であれば、Ｌｏｗを抽出する。これにより、多数決によって信号レベルを抽出することによって生成された多数決信号が多数決信号生成部３から検出部４に出力される。
【００２８】
検出部４は多数決信号生成部３が出力した多数決信号とＣＬＫ端子から周期Ｔｑのクロックとを受け付ける。検出部４は、受信信号Ｓ０の１ビット当たりの伝送時間Ｔが経過する都度、伝送時間Ｔ内の３つの時点で多数決信号の信号レベルを検出する。検出部４は、伝送時間Ｔ内で、ノイズが受信信号Ｓ０に重畳していない場合に遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋの（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ，０）又は（０，ｋ）となる期間内の３つの時点で検出する。
【００２９】
検出部４は、多数決信号の信号レベルを検出する時点の間隔をクロック数で記憶しており、クロック数をカウントして、カウントした数が記憶しているカウント数になったクロックの立ち上がり（又は立ち下がり）時点で多数決信号の信号レベルを検出する。検出部４は検出した３つの信号レベルを抽出部５に出力する。
【００３０】
抽出部５は、検出部４によって検出された３つの信号レベルとＣＬＫ端子から周期Ｔｑのクロックとを受け付ける。抽出部５は、伝送時間Ｔが経過する間に、受け付けた３つの信号レベルを記憶しており、伝送時間Ｔが経過する都度、記憶している３つの信号レベルの中で最も多い信号レベルを抽出し、抽出した信号レベルを出力する。抽出部５は、例えば記憶している信号レベルの中で（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（１，２）である場合にＬｏｗを抽出し、伝送時間ＴだけＬｏｗを出力する。
【００３１】
これにより、受信信号Ｓ０に重畳しているノイズによって、誤った信号レベルが抽出部５から出力されることがなく、ノイズが除去されたノイズ除去信号が抽出部５から出力される。
【００３２】
次に、ノイズ除去装置１によって行われるノイズを除去する方法を説明する。図２はノイズ除去装置１によるノイズ除去方法を説明するためのタイミングチャートである。図２には、遅延信号生成部２、多数決信号生成部３、検出部４及び抽出部５夫々に入力される周期Ｔｑのクロックと、受信信号Ｓ０と、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ（図２ではｋ＝５）と、多数決信号とが示されている。ここで、図２ではＨｉｇｈをＨと、ＬｏｗをＬと記載している。受信信号Ｓ０が示す信号レベルは、伝送時間Ｔ（＝ＮＴｑ）毎に順にＨｉｇｈ、Ｌｏｗ、Ｈｉｇｈとなっており、信号レベルがＬｏｗである期間にインパルスノイズが重畳されている。
以下、遅延信号生成部２、多数決信号生成部３、検出部４及び抽出部５夫々はクロックの立ち上がり時点で信号レベルを検出するものとする。また、図２ではＮ＝１０である。
【００３３】
まず、図１の左側から１番目のＤフリップフロップ２１は、クロックの立ち上がり時点で受信信号Ｓ０の信号レベルを検出し、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの内で検出した信号レベルに最も近い信号レベルを出力することによって２値化する。２値化された信号が遅延信号Ｓ１である。
【００３４】
ここで、Ｄフリップフロップ２１は、入力端子Ｄから受け付けた信号の信号レベルを検出してから、出力端子Ｑから信号レベルを出力するまでに時間の差が生じる。このため、遅延信号Ｓ１の信号レベルがＨｉｇｈからＬｏｗに立ち下がる時点は、立ち下がる要因としてＬｏｗを検出したクロックの立ち上がり時点よりも周期Ｔｑを超えない範囲で遅延する。同様に、遅延信号Ｓ１の信号レベルがＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がる時点は、立ち上がる要因としてＨｉｇｈを検出したクロックの立ち上がり時点よりも周期Ｔｑを超えない範囲で遅延する。
【００３５】
従って、Ｈｉｇｈが検出されていた受信信号Ｓ０において、受信信号Ｓ０のＬｏｗを検出したクロックの立ち上がり時点で検出される遅延信号Ｓ１の信号レベルは、Ｈｉｇｈであり、遅延信号Ｓ１では次のクロックの立ち上がり時点でＬｏｗが検出される。同様に、Ｌｏｗが検出されていた受信信号Ｓ０において、受信信号Ｓ０のＨｉｇｈを検出したクロックの立ち上がり時点で検出される遅延信号Ｓ１の信号レベルはＬｏｗであり、遅延信号Ｓ１では次のクロックの立ち上がり時点でＨｉｇｈが検出される。
【００３６】
更に、遅延信号Ｓ２は、遅延信号Ｓ１の信号レベルをクロックの立ち上がり時点で検出し、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの内、検出した信号レベルに最も近い信号レベルを抽出することによって生成される。
【００３７】
このため、遅延信号Ｓ２の立ち下がり時点及び立ち上がり時点は、遅延信号Ｓ１の立ち下がり時点及び立ち上がり時点よりもクロックの周期Ｔｑだけ遅延する。遅延信号Ｓ２は遅延信号Ｓ１を周期Ｔｑ遅延した信号となる。
同様の理由で、遅延信号Ｓ３，Ｓ４，・・・，Ｓｋ夫々は遅延信号Ｓ２，Ｓ３，・・・，Ｓｋ−１を周期Ｔｑ遅延した信号となる。
【００３８】
次に、多数決信号生成部３では、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ夫々の信号レベルが、クロックの立ち上がり時点で同時的に検出される。図２に、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ全体におけるＨｉｇｈの数及びＬｏｗの数の推移が示されている。
【００３９】
多数決信号生成部３は、同時的に検出したｋ個の信号レベルの内、最も多い信号レベルを抽出し、抽出した信号レベルを、次のクロックの立ち上がり時点まで、即ち周期Ｔｑが経過するまで出力する。
【００４０】
検出部４では、受信信号Ｓ０にノイズが重畳していない場合に（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ，０）又は（０，ｋ）となる期間、例えば図２の多数決信号において破線で挟まれた期間の３つの時点で多数決信号の信号レベルが検出される。
【００４１】
これにより、受信信号Ｓ０に少なくとも期間（ｋ−１）Ｔｑ／２（図２では２Ｔｑ）以下の期間に渡るノイズが重畳されている場合でも、検出部４が検出する信号レベルは受信信号Ｓ０に重畳したノイズによって反転することはない。従って、検出部４は、誤りなくＨｉｇｈ又はＬｏｗを検出することができる。
【００４２】
検出部４が（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ−２，２）又は（２，ｋ−２）となる期間内の多数決信号の信号レベルを検出した場合、確実に除去することが可能なノイズの期間が（ｋ−５）Ｔｑ／２（図２ではゼロ）以下と短くなる。
【００４３】
従って、検出部４が前述したように（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ，０）又は（０，ｋ）となる期間内の多数決信号の信号レベルを検出することによって、より正しい信号レベルを検出することができる。
【００４４】
抽出部５は検出部４によって検出された３つの信号レベルの内、最も多い信号レベルを抽出し、抽出した信号レベルを１ビット当たりの伝送時間Ｔが経過するまで出力する。このため、抽出部５から出力される信号が受信信号Ｓ０からノイズを除去した信号となる確率が更に高くなる。
【００４５】
多数決信号は、例えば、図２において（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（２，３）の期間内に、Ｌｏｗであるべき遅延信号のいずれかが受信信号Ｓ０に重畳したノイズによってＨｉｇｈになった場合、受信信号Ｓ０からノイズを除去した信号ではなくなる。多数決信号生成部３がこのような多数決信号を生成した場合であっても、ノイズ除去装置１は、検出部４及び抽出部５を備えることによって、受信信号Ｓ０からノイズを除去したノイズ除去信号を出力することができる。
【００４６】
また、ノイズ除去装置１は、ノイズを除去する場合にノイズを検出する必要はない。従って、ノイズ除去装置１は、ノイズを検出する回路が必要ではないため、小型であり、ノイズ除去装置１の製造費用が低い。
【００４７】
本実施の形態では、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋの数（ｋの値）は奇数であるため、多数決信号生成部３が多数決信号を出力する場合に、Ｈｉｇｈの数とＬｏｗの数とが同じになることはない。更に、検出部４が多数決信号のビット期間に検出する時点の数も奇数であるため、Ｈｉｇｈの数とＬｏｗの数とが同じになることはない。このため、最も多い信号レベルが複数になった場合に信号を処理する手順を予め設定しておく必要がない。
【００４８】
なお、遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋの数（ｋの値）及び検出部４が検出する時点の数は奇数でなくてもよい。この場合、多数決信号生成部３及び検出部４は、最も多い信号レベルが複数ある場合に信号を処理する手順を予め設定しておけばよい。
【００４９】
また、多数決信号生成部３が同時的に遅延信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋの信号レベルを検出する周期は、Ｄフリップフロップ２１が入力端子Ｄから入力された信号の信号レベルを検出する周期と同じでなくてよい。多数決信号生成部３は、例えば周期Ｔｑ／２のクロックを受け付け、立ち上がり（又は立ち下がり）時点で信号レベルを検出してもよい。
【００５０】
また、検出部４が伝送時間Ｔ内に検出する時点の数は３つに限定されず、３以外の奇数であってもよい。
更に、検出部４が３つの信号レベルを検出する期間は、（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ，０）又は（０，ｋ）となる期間に限定されない。例えば、検出部４が検出する期間に（Ｈｉｇｈの数，Ｌｏｗの数）が（ｋ−１，１）又は（１，ｋ−１）となる期間を含めてもよい。
更に、抽出部５が出力したノイズ除去信号のビット誤りを、誤り訂正符号を用いて訂正するようにノイズ除去装置１を構成してもよい。
【００５１】
開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１  ノイズ除去装置
２  遅延信号生成部
３  多数決信号生成部
４  検出部
５  抽出部
【図１】
0005556654.tif 000002
【図２】
0005556654.tif 000003